Температурная чувствительность тепловизора мк что это
Вопросы и ответы
При выборе тепловизора Вам наверняка нужно будет знать, что означает та и иная техническая характеристика прибора. Ниже представлен список основных характеристик и особенностей тепловизоров, влияющих на их класс.
Разрешающая способность детектора: 320 x 240 (в пикселях)
Разрешающая способность детектора указывает на количество тепловых точек, которые способен зарегистрировать тепловизор. Чем больше количество пикселей, тем более детально и четко представлены объекты измерения на снимках.
Разрешающая способность детектора: 160 x 120 (в пикселях)
Разрешающая способноть детектора указывает на количество тепловых точек, которые способен зарегистрировать тепловизор. Чем больше количество пикселей, тем более детально и четко представлены объекты измерения на снимках.
Наивысшая температурная чувствительность (NETD):
отображает малейшую разницу температур между двумя соседними точками, которую может распознать тепловизор. Высокая NETD гарантирует отображение малейшей разницы температур. Основное правило: чем меньше значение, тем лучше разрешающая способность тепловизора и тем лучше качество снимка.
Очень высокая температурная чувствительность (NETD):
отображает малейшую разницу температур между двумя соседними точками, которую может распознать тепловизор. Высокая NETD гарантирует отображение малейшей разницы температур. Основное правило: чем меньше значение, тем лучше разрешающая способность тепловизора и тем лучше качество снимка.
Высокая температурная чувствительность (NETD): NETD
отображает малейшую разницу температур между двумя соседними точками, которую может распознать тепловизор. Высокая NETD гарантирует отображение малейшей разницы температур. Основное правило: чем меньше значение, тем лучше разрешающая способность тепловизора и тем лучше качество снимка.
Диапазон измерения температур
Температурный диапазон Вашего тепловизора, информирует Вас о том, до какой температуры тепловизор способен измерять и записывать тепловое излучение объектов.
Частота обновления кадров
Частота обновления кадров информирует Вас о том, сколько раз в секунду происходит обновление теплового изображения на дисплее прибора.
Стандартный объектив 32°
Широкоугольный объектив с углом обзора 32° позволяет Вам быстро сделать снимок большого участка, и получить быстрый обзор распределения температур измеряемого Вами объекта – Вы получаете более полную картину с одного взгляда.
Сменный телеобъектив 9°
Сменный телеобъектив помогает обследовать мелкие детали и предметы и визуализирует на экране тепловизора детали объектов, находящиеся на больших расстояниях.
Защитный фильтр для объектива
Защитный фильтр для объектива защищает оптику от загрязнений и царапин.
Благодаря поворотному дисплею Вы можете проводить ИК-измерения при любом расположении прибора. Теперь дисплей также “защищен” от нежелательных отражений.
Измерение высоких температур до 550 °C
Вы можете расширить диапазон измерений с помощью опции расширения температурного диапазона. Используя высокотемпературный фильтр, возможно измерение температур до 550 °C.
Автоматическое распознавание горячей/холодной точек
Самая холодная и самая горячая точки Вашего объекта измерения автоматически отмечаются на тепловом снимке, отображаемом на дисплее тепловизора – критический тепловой статус можно определить с одного взгляда.
Отображение распределения поверхностной влажности (путем ручного ввода параметров)
Путем ручного ввода данных температуры, влажности и точки росы в помещении можно визуализировать участки с повышенным риском образования плесени непосредственно на дисплее тепловизора.
Запись голосовых комментариев
После выявления проблемных участков Вы можете оставлять комментарии к ним посредством записи голосовых сообщений. Комментируйте Ваши снимки, добавляя дополнительную ценную информацию для анализа.
Встроенная цифровая камера
Более быстрое и легкое проведение инспекций благодаря отображению реального и теплового изображения. Реальное цифровое изображение автоматически сохраняется вместе с каждым инфракрасным снимком.
Динамический моторизированный фокус позволяет Вам сфокусировать ИК- изображение при помощи одной руки.
Оптимальная поддержка при выборе точного участка объекта, подлежащего измерению.
Как выбрать тепловизор?
Сейчас тепловизоры являются очень распространенными устройствами, которые нашли свое применение во многих сферах деятельности: охрана, армия, охотничий туризм и многое другое. Поэтому в последнее время их стало довольно много, что заметно осложнило выбор хорошего тепловизора. Немногие разбираются в подобных устройствах, и специалистов в данной сфере очень мало. Сегодня попробуем разобраться в том, что из себя представляет современный тепловизор, как он работает и какие его основные характеристики необходимо учитывать при покупке.
Тепловизоры давно перестали быть только армейским устройством
Как работает тепловизор
Тепловизор – это измерительный прибор, который работает по принципу определения теплового излучения объекта наблюдения. Так, объект, который попадает под наблюдение, и фон, на котором находится тот самый объект наблюдения, создают контрастную картину температурного фона.
Суть работы тепловизора заключается в том, что он отображает невидимый человеческому глазу тепловой фон ИК-излучения. Например, применяя тепловизор в охоте, вы можете рассчитывать на то, что тепловой фон животного будет отражен на «охлажденном фоне» окружающей среды. Таким образом вы сможете увидеть до малейших подробностей силуэт животного, что позволит совершить максимально точный выстрел.
Охотники стали широко использовать тепловизоры для ночной охоты
Как выбрать тепловизор?
С момента выхода на рынок, тепловизоры действительно стали более доступными, в том числе это можно считать заслугой одного из наиболее популярных производителей оптических и оптико-электрических приборов Pulsar. Однако даже сейчас покупка тепловизора является серьезным финансовым вложением, и это действительно обязывает подойти к выбору вашего первого тепловизора серьезно.
Первое, что необходимо сделать – определить задачи, для решения которых вам необходим тепловизор, и сферу использования, в которой вы собираетесь применять тепловизор. И, конечно, определить бюджет, который вы собираетесь потратить на покупку устройства (цена полностью зависит от функциональности гаджета).
Основные характеристики тепловизоров
К базовым характеристикам тепловизора относятся:
Поговорим подробнее о каждом компоненте.
Расширение тепловизора – это один из основных параметров тепловизора, так как расширение матрицы устройства говорит о количестве тепловых точек, которое будет отображено на дисплее прибора. Так, чем больше будет расширение матрицы и, соответственно, больше тепловых точек, тем более точным будет конечное изображение.
Угол поля зрения – характеристика, которая фиксирует поле наблюдения. Обращайте внимание на этот показатель, если для вас важно более подробное изучение объектов.
Температурный диапазон – это диапазон, в котором тепловизор может определять температурный фон.
Термочувствительность – это характеристика тепловизора, которая показывает чувствительность прибора к определению температур. Наивысшей характеристикой считается В чем особенность тепловизоров Pulsar
Чем лучше тепловизор, тем точнее его показания
Как мы уже писали выше, Pulsar – один из ведущих производителей тепловизоров. Их приборы имеют широкий набор функций, они качественные и доступны по цене, что привлекает пользователей по всему миру.
На данный момент представлены следующие модельные ряды тепловизоров Pulsar:
Качественный материал корпуса, легкий вес устройств, интеграция с мобильными устройствами, мягкое изображение, наличие встроенного видеорекордера, водонепроницаемость, максимально удобный в работе режим «картинка в картинке» – это только малая часть того, что предлагают современные тепловизоры Pulsar.
Если принцип работы и основные характеристики современных тепловизоров после прочтения этой статьи вам кажутся уже понятными, советуем вам посетить сайт PulsarNV, чтобы выбрать конкретный прибор, который подходит вашим задачам и сфере использования. Если у вас все еще есть вопросы технического характера, вы всегда можете обратиться за консультацией к представителю Pulsar, который с удовольствием поможет определиться с выбором вашего первого тепловизора.
Факторы, влияющие на качество изображения тепловизора
Не вызывает сомнений, что вы уже давно заменили старую пленочную камеру на новую цифровую. И, вполне вероятно, что при выборе цифровой камеры вы судили о качестве получаемого ей изображения по такому параметру, как количество пикселей термочувствительной матрицы. Однако, если вы читаете отзывы покупателей об оценке работы камер, то должны понимать, что их качество в большей степени зависит от других параметров. Поскольку принцип действия инфракрасной камеры основан на преобразовании температурной картины в визуальную, то для оценки качества получаемого изображения вам достаточно знания следующих параметров: разрешение получаемого изображения, температурная чувствительность матрицы и уровень шума. Довольно часто в информационных руководствах по ИК-камерам приводят множество различных параметров, которые вам, как пользователю, не принесут никакой пользы и будут вообще непонятны. В предложенной статье мы постараемся объяснить вам, исходя из каких параметров определяется качество изображения, а также зависимость качества картинки от значений параметров. Мы подробно разберем все три параметра, напрямую влияющих на качество теплового изображения и обсудим возникающие вопросы.
Разрешение ИК-камеры.
Первый параметр – разрешение получаемого термочувствительного изображения. На сегодняшний день существует три принятых стандарта разрешения изображений (могут различаться у разных производителей):
Нужное вам разрешение, определяется, в первую очередь, используемым приложением для обработки изображения и уровнем качества, устанавливаемым вами вручную в установках. При оценке качества изображения камер с матрицами размером 5 мегапикселей и 10 мегапикселей, большинство пользователей не заметят никакой разницы, так как отпечатать изображение с таким разрешением довольно проблематично. В том случае, если вы собираетесь всегда распечатывать и демонстрировать полное разрешение, получаемое тепловизором, то вам достаточно использовать прибор с более скромными параметрами. Даже при разрешении 640х480 пикселей, получаемое тепловое изображение будет занимать лишь часть дисплея современного компьютера и при выводе на печать требуемое качество будет реализовано в полной мере. Поэтому при оценке качества изображений, получаемых с помощью инфракрасных камер – число пикселей матрицы является важным параметром, но наиболее значимым параметром является уровень разрешения изображения. 
Разрешение 160х120 точек. 
Разрешение 320х240 точек. 
Разрешение 640х480 точек.
Еще одним преимуществом высокого разрешения является возможность масштабирования съемки без потери качества изображения. Основная часть тепловизоров оснащена стандартной оптической системой с горизонтальным углом обзора около 25°. Независимо от числа пикселей, качество изображения прибора с разрешением 640х480 точек, установленного на двукратное увеличение, эквивалентно качеству, получаемому ИК-камерой с разрешением 320х240 точек, с дорогостоящей дополнительной линзой с углом обзора 12°. Если у вас возникнет необходимость в тестировании объектов на расстоянии более 20 футов, то необходимо сделать ценовой выбор между покупкой ИК-камеры с разрешением 320х240 точек с дополнительной оптикой и камеры с разрешением 640х480 точек, для получения изображений одинакового качества. 
Разрешение 160х120 точек, 4-кратное увеличение. 
Разрешение 320х240 точек, 4-кратное увеличение. 
Разрешение 640х480 точек, 4-кратное увеличение.
Тепловая чувствительность.
Тепловая чувствительность пикселя является вторым по значимости параметром, влияющим на качество картинки. Из множества тестов, определяющих количественную характеристику этого параметра, наиболее значимый тест – оценка качества изображения при увеличении контрастности. Диапазон термочувствительности тепловизора изменяется, в зависимости от температуры объекта, так как при увеличении температуры растет уровень сигнала на выходе детектора. Это означает, что улучшается соотношение сигнал/шум при тестировании горячих объектов. Но это не всегда положительное качество, так как встречаются ситуации, в которых температура объекта невысокая и разность температур различных участков объекта небольшая. Типичным примером низкого дифференциала температур объекта служит обследование стен внутри здания. Небольшие различия в температуре фиксируются только за счет увеличение контрастности между исследуемой (в которой определяется температура) и контрольной (в которой температура известна) точками.
Термочувствительность датчиков инфракрасных камер лежит в диапазоне 0,05-0,25 К. Хотя чувствительность в четверть градуса довольно высокая, на низкоконтрастном изображении (температурная разность точек объекта невысокая) становятся заметными шумы.
Тепловизоры отображают тепловую картину объекта, используя 256-цветовую палитру либо 256 градаций серого. Представьте, что разность температуры объекта 0-256°C, и каждый оттенок отображает разницу в 1°C. Теперь применим этот же метод к объектам с температурным диапазоном 25-35°C. Теперь каждый оттенок отображает разность 0,03°C, что меньше реальной чувствительности неохлаждаемых камер. В результате на изображении возникают шумы и погрешности. В некоторых ситуациях необходимо установить как можно более узкий диапазон чувствительности, чтобы увидеть малейшую разницу температуры. Если вы используете прибор чувствительностью 0,25°C и требуется поддерживать такой же уровень шума, то устанавливается температурный диапазон не уже 65°C, при котором получается низкоконтрастная картинка. Вы должны усвоить, что различие между ИК-камерами с чувствительностью 50mK и 100mK составляет 100%, а не 0,05°C. 
Разрешение 160х120, чувствительность 100 мК. Чувствительность 100 мК подходит для случаев температурного диапазона более 10°C. При сужении диапазона качество изображения существенно падает. 
Разрешение 320х240, чувствительность 70 мК. Чувствительность 70 мК сужает диапазон по 5°C, при сохранении качества картинки. 
Разрешение 640х480, чувствительность 50 мК. При чувствительности 50 мК получается самое качественное изображение, соперничающее с качеством изображений, получаемых на охлаждаемых камерах.
Уровень шума (отношение сигнал/шум).
Основу строения пикселя неохлаждаемой инфракрасной камеры составляет микроскопический переход между тонкой пленкой резистивного материала и регистрирующим инфракрасное излучение слоем, расположенными на подложке. Выводы, выходящие с поверхностей перехода, подключены к кремниевой интегральной схеме и передают на нее электрические сигналы считывания. Считывание происходит последовательно с каждого пикселя по методу мультиплексирования и использует протокол IC.
Инфракрасное излучение, с длиной волн 8-14 микрон, попадающее на каждый пиксель, преобразуется в тепло, которое изменяет сопротивление тонкой резистивной пленки. Схема считывания последовательно снимает напряжение, пропорциональное количеству теплоты, с каждого «микро-болометра» и создает видеоизображение в режиме реального времени.
Электрическая схема инфракрасного датчика довольно простая. На каждый пиксель подается напряжение смещения, а изменение сопротивления резистивной пленки, основанное на температуре пикселя, переводится в цифровое значение. Каждый аналоговый сигнал содержит некоторый уровень шума в смеси с сигналом, детектируемым датчиком. Отношение сигнал-шум оказывает сильное влияние на качество изображения, так как схема усиления увеличивает и полезный сигнал, и шумовую компоненту. В результате на изображении появляется «снег».
Отношение уровня сигнала к уровню шума обычно определяется как эквивалентная разность температур. Как и в любой электрической схеме, шумы возникают практически во всех компонентах. Наибольшее значение, определяющее значение сигнал/шум, имеет уровень шума, поступающий с термочувствительных датчиков, так как в дальнейшем он усиливается пропорционально усилению полезного сигнала. Поэтому температурная чувствительность в большой степени влияет на качество получаемого термоизображения.
Также немаловажное значение имеет фокусное расстояние объектива камеры. Объективы с фокусным расстоянием 1,0 (равным диаметру объектива) считаются «быстрыми». Увеличение фокусного расстояния сказывается на качестве работы прибор. Например, оптическая система с F=1,4 уменьшает тепловую чувствительность в 2 раза, система с F=2,0 уменьшает термочувствительность и 4 раза. Поэтому чувствительность системы 50 мК будет равна 100 мК при использовании оптики с F=1,4, что приемлемо. Однако, при использовании «медленной» оптики (F>1), термочувствительность систем 100 мК падает до неприемлемых 200 мК.
Как вы поняли из вышесказанного, температурная чувствительность имеет очень сложную зависимость о многих факторов. Однако вы можете судить о качестве изображения, используя самый совершенный прибор в мире – ваши глаза, которые различают малейшие нюансы в визуальной картине.
Как было показано выше, термочувствительная матрица состоит из множества микроболометров, представляющих собой крошечные резисторы с множеством связей между ними. Каждый терморезистор реагирует на инфракрасное излучение с определенной погрешностью. Увеличение диапазона погрешностей связано с увеличением плотности пикселей и их термочувствительности. Для исправления этой погрешности используется процесс, носящий название «неравномерная калибровка» (NUC).
Во время изготовления, датчик тепловизора должен быть нормализован. Другими словами, при отсутствии сигнала уровень напряжения с каждого датчика матрицы должен иметь нулевое значение. 
Неисправленное изображение. 
Гистограмма неисправленного изображения. 
Исправленное изображение. 
Гистограмма скорректированного изображения.
Выше приведены примеры нескорректированного и исправленного изображений, а также их гистограммы. Для корректировки используется специальный экран, который устанавливается перед термочувствительным датчиком. Этот экран периодически затемняет датчик и происходит программная коррекция показаний пикселя к нулю.
Рассмотрим 2 теста, на основании которых делается заключение о значении отношения полезный сигнал/шум.
Первый тест определяет наименьшую разность температуры объекта, эквивалентную внутренней шумовой характеристике детектора или общему уровню шума прибора. Как потенциальному покупателю тепловизора, вам необходимо знать результаты этого теста. Тестовая установка состоит из черного тела, обладающего контрольной температурой, и нескольких объектов, расположенных рядом с контрольным телом, для одновременного наблюдения их на экране инфракрасной камеры. Температура черного тела устанавливается как можно ближе к температуре объектов. К выходу детектора или видеовыходу тепловизора подключают осциллограф, на экране которого хорошо видно отношение зарегистрированной разницы температур к уровню шума. Оно определяется как отношение высоты полезного сигнала к высоте шума на экране осциллографа.
Следующий тест определяет минимальную регистрируемую разность температур. Это тест системы, а не датчика. Проверку проводят последовательным наблюдением картины каждого из трех эталонных объектов на экране ИК-камеры. Эталонный объект представляет собой белую пластину, с нанесенными на нее четырьмя полосками. Объекты различаются только цветом полосок. На первом объекте полоски черные (разность температур 0,25°C), на втором – серые (разность температур 0,05°C), на третьем нет полос (разность температур 0°C).
В обоих тестах значение контрольной температуры равно 30°C.
Преимущества повышенного качества теплового изображения:
Температурная чувствительность, или эквивалентная шуму разность температур NETD (noise equivalent temperature difference)
Данный параметр измеряется в миликельвинах (мК) и характеризует такую температуру наблюдаемого объекта, сигнал от которой равен сигналу от шума. Во время работы тепловизионный детектор фиксирует не только полезный сигнал теплового излучения объекта, но и сторонний шум, который мешает формировать качественное изображение.
Когда шум равен самой малой разнице температур поддающейся измерению тепловизионный детектор больше не может различать полезный тепловой сигнал. Чем выше уровень шума тем выше NETD детектора и тем хуже детектор способен различать малые температурные разницы.
При понижении температурной разницы объекта от шума его тепловое излучение может сливаться с шумом на столько, что тепловизор может перестать отличать сигнал объекта от шумов, при этом объект на изображении сливается с фоном или другими объектами и становится не различим. Чем ниже значение NETD указанное в миликельвинах, тем лучше сенсор может фиксировать малые разницы температур наблюдаемых объектов.
В условиях, когда разницы в температуре наблюдаемых объектов минимальны (холодная погода, дождь, туман), тепловизор с меньшим значением NETD покажет более качественное и информативное изображение. Другими словами, в приборе с меньшим значением NETD более контрастными и более заметными будут детали объектов даже с малыми различиями в температуре.
Для измерения NETD используется так называемое черное тело (объект имитирующий однородную температуру заданного уровня). При измерении черное тело выставляется на определенную температуру.
В течение заданного промежутка времени делается определенное количество снимков поверхности черного тела. Далее из полученных снимков получается гистограмма всех значений пикселей за обозначенный промежуток времени. NETD выводится из стандартного отклонения данной гистограммы выраженного в миликельвинах.